CN117021572B - 一种增材制造的缸体密封装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种增材制造的缸体密封装置，包括活动部设置在工作腔室与缸体之间的间隔内；其中，活动部的底部与缸体的顶端活动连接并使活动部相对于缸体沿铅垂线移动，活动部朝向工作腔室移动使活动部的顶面与工作腔室的底面抵接贴合形成密封结构并使工作腔室及缸体相连通，或者活动部远离工作腔室移动并使工作腔室及缸体断开连通；使缸体与工作腔室的相对高度保持不变，通过活动部上下升降来密封连通缸体与工作腔室，避免了通过顶升质量极大的缸体来连通工作腔室时，缸体会在水平方向发生窜动而影响铺粉打印效果的问题。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造的缸体密封装置及其使用方法。
背景技术
增材制造行业目前比较主流的建造空间由两部分组成，一是工作腔室，二是容纳材料粉末的缸体，两者结合形成打印的密封空间，保证建造过程中的惰性气体氛围。目前的小型设备，其缸体与工作腔室由于固接的，因此一般采用静密封。但目前市场逐步提升了对大尺寸设备的需求，缸体的尺寸越来越大，重量也大幅提高，为了实现打印完成后清理粉末的便利性和安全性，缸体需要具有可移动性，这就衍生了缸体与腔室的可分离式结构密封。
如图1所示的增材制造设备，其工作腔室1及缸体2就采用的可分离式结构密封，其原理如图(a)所示，通过在缸体2下方安装顶升机构顶升缸体2，将缸体2抵接在工作腔室1底部实现密封；而需要对缸体2进行清粉作业时，依次如图(b)到图(d)所示，顶升机构降下缸体2，并向右移动到工作腔室1右侧的清粉腔室下方后，顶升机构再次顶升缸体2使其与清粉腔室底部抵接实现密封，从而进行清粉作业。
但技术人员发现，随着缸体的尺寸越来越大，缸体重量(自身重量+粉末总重+成型的工件质量)也随之越来越大，不仅缸体在顶升过程中所需的承载传动机构变得更为复杂；而且更重要的是缸体在顶升过程中，除了具有沿Z轴方向竖直上下运动轨迹，并且由于动态承载或顶升时刚性缺失等原因，导致缸体在打印过程会在水平X、Y方向发生窜动，进而严重影响分层打印过程中零件在X、Y方向的精度。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种增材制造的缸体密封装置及其使用方法，用于解决目前大型增材制造设备的大尺寸缸体通过顶升机构密封连通工作腔室时，除了具有沿Z轴方向竖直上下运动轨迹，还会因为动态承载或顶升时刚性缺失等原因，导致缸体在打印过程会在水平X、Y方向发生窜动，进而严重影响分层打印过程中零件在X、Y方向精度的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种增材制造的缸体密封装置，用于使增材制造的工作腔室及间隔设置在工作腔室正下方的缸体相连通时处于密封状态，包括活动部，设置在工作腔室与缸体之间的间隔内；其中，活动部的底部与缸体的顶端活动连接并使活动部相对于缸体沿铅垂线移动，活动部朝向工作腔室移动使活动部的顶面与工作腔室的底面抵接贴合形成密封结构并使工作腔室及缸体相连通，或者活动部远离工作腔室移动并使工作腔室及缸体断开连通。
在以上技术方案的基础上，优选的，活动部底部沿铅垂线开设有滑槽；缸体的顶端插入滑槽内，缸体插入滑槽的部分相对于活动部沿铅垂线移动。
更进一步优选的，还包括至少一个驱动机构，用于驱使活动部相对于缸体沿铅垂线移动；其中，驱动机构的两端分别固接在缸体外壁及活动部外壁上。
更进一步优选的，还包括第一密封件，设置在缸体顶端面并设置在滑槽内；其中，活动部远离工作腔室移动，使缸体顶端面抵接滑槽封闭端的内壁面，并使第一密封件夹在缸体顶端面与滑槽封闭端内壁面之间。
更进一步优选的，缸体插入滑槽部分的外周壁上设置有外凸缘；滑槽朝向缸体外周壁的内侧壁上设置有内凸缘，内凸缘设置在外凸缘远离工作腔室的一侧；活动部抵接工作腔室，使外凸缘沿滑槽移动并抵近或者搭接内凸缘。
更进一步优选的，还包括第二密封件，设置在内凸缘上并位于内凸缘及外凸缘之间；其中，活动部朝向工作腔室移动并抵接工作腔室，并使第二密封件夹在内凸缘及外凸缘之间。
更进一步优选的，工作腔室的底端面开设通孔，活动部内开设窗口，缸体为中空筒，缸体、窗口及通孔依次相连通；滑槽靠近窗口的侧壁紧贴搭接在缸体内周壁上。
更进一步优选的，滑槽搭接缸体内周壁的部分远离工作腔室的端部开设有斜面，斜面同时朝向缸体中心及地面。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第三密封件，设置在活动部朝向工作腔室的端面上；其中，活动部朝向工作腔室移动并抵接工作腔室，并使第三密封件夹在活动部及工作腔室之间。
另一方面，本发明还提供了一种增材制造的缸体密封装置的使用方法，采用上述的密封装置，包括以下步骤，步骤一，初始状态下，活动部远离工作腔室，并使缸体顶端面抵接滑槽封闭端的内壁面，第一密封件夹在缸体顶端面与滑槽封闭端内壁面之间形成密封结构；步骤二，驱动机构驱动活动部朝向工作腔室并抵接工作腔室的底部，并使外凸缘抵近或者搭接内凸缘，第二密封件夹在内凸缘及外凸缘之间形成密封结构，第三密封件夹在活动部及工作腔室之间形成密封结构，然后在工作腔室内进行增材制造工作；步骤三，完成增材制造工作后，驱动机构驱动活动部远离工作腔室，使缸体相对于工作腔室水平移动并移出工作腔室下方，对缸体内部进行清粉工作后，将缸体移回工作腔室下方回到初始状态。
本发明的一种增材制造的缸体密封装置及其使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明中缸体与工作腔室的相对高度保持不变，而通过活动部上下升降来密封连通缸体与工作腔室，避免了通过顶升质量极大的缸体来连通工作腔室时，缸体会在水平方向发生窜动而影响铺粉打印效果的问题。
(2)本发明通过缸体顶端面与滑槽封闭端内壁抵接形成密封结构，以及通过缸体外凸缘与活动部滑槽内凸缘的抵接形成密封结构，使活动部在升降过程中始终与缸体保持形成密封，从而避免缸体内的粉末泄露到外部。
(3)本发明在滑槽内侧外壁上形成斜面，使活动部下降时能够有效的推开缸体内的粉末，避免缸体内粉末阻碍活动部下降。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的现有的大型增材制造设备的缸体清粉作业原理图；
图2为本发明的增材制造设备的立体图；
图3为本发明的增材制造设备的另一状态的立体图；
图4为本发明的增材制造设备的正剖图；
图5为本发明的增材制造设备的另一状态的正剖图；
图6为本发明的图4中A处的放大图
图中：1、工作腔室；101、通孔；2、缸体；21、外凸缘；3、活动部；31、内凸缘；301、滑槽；302、窗口；303、斜面；4、驱动机构；5、第一密封件；6、第二密封件；7、第三密封件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，结合图2和图3，本发明的一种增材制造的缸体密封装置，包括活动部3及驱动机构4。
其中，工作腔室1是用于进行主要的增材制造工作的带门密封箱体，工作腔室1的底端面开设通孔101，该通孔101即为成型腔。
缸体2为中空筒，其内会设置有升降基板，进行增材制造作业时，基板上会铺设粉末并打印形成工件；随之打印进行，基板会逐渐下降，并使缸体2内部逐渐填满粉末。
活动部3设置在工作腔室1与缸体2之间的间隔内；活动部3的作用是使增材制造的工作腔室1及间隔设置在工作腔室1正下方的缸体2相连通时处于密封状态，因此活动部3内开设窗口302，缸体2、窗口302及通孔101依次相连通。
为了实现活动部3相对于缸体2升降移动，又要是活动部3与缸体之间保持密封，避免活动部3移动时缸体2内的粉末发生泄漏，活动部3底部沿铅垂线开设有滑槽301；缸体2的顶端插入滑槽301内，缸体2插入滑槽301的部分相对于活动部3沿铅垂线移动；而滑槽301靠近窗口302的侧壁紧贴搭接在缸体2内周壁上，从而限制缸体2内的粉末进行滑槽301内。通过上述手段，使活动部3的底部与缸体2的顶端活动连接并使活动部3相对于缸体2沿铅垂线移动。
驱动机构4的两端分别固接在缸体2外壁及活动部3外壁上。驱动机构4用于驱使活动部3相对于缸体2沿铅垂线移动。驱动机构4一般为伸缩气缸或者伸缩电缸。
采用上述技术方案，在驱动机构4的伸缩驱动下，活动部3朝向工作腔室1移动使活动部3的顶面与工作腔室1的底面抵接贴合形成密封结构并使工作腔室1及缸体2相连通，或者活动部3远离工作腔室1移动并使工作腔室1及缸体2断开连通。
本发明的一种增材制造的缸体密封装置的使用方法，采用本实施例的密封装置，包括以下步骤：
步骤一，初始状态下，活动部3远离工作腔室1，并使缸体2顶端面抵接滑槽301封闭端的内壁面形成密封结构。
步骤二，驱动机构4驱动活动部3朝向工作腔室1并抵接工作腔室1的底部形成密封结构，并使外凸缘21抵近或者搭接内凸缘31形成密封结构，然后在工作腔室1内进行增材制造工作。
步骤三，完成增材制造工作后，驱动机构4驱动活动部3远离工作腔室1，使缸体2相对于工作腔室1水平移动并移出工作腔室1下方，对缸体2内部进行清粉工作后，将缸体2移回工作腔室1下方回到初始状态。
实施例二
在实施例一的基础上，为了进一步提高活动部3相对于工作腔室1及缸体2的密封性，如图1所示，结合图4和图5，还包括第一密封件5、第二密封件6及第三密封件7。
其中，缸体2插入滑槽301部分的外周壁上设置有外凸缘21；滑槽301朝向缸体2外周壁的内侧壁上设置有内凸缘31，内凸缘31设置在外凸缘21远离工作腔室1的一侧；活动部3抵接工作腔室1，使外凸缘21沿滑槽301移动并抵近或者搭接内凸缘31。
第一密封件5设置在缸体2顶端面并设置在滑槽301内；活动部3远离工作腔室1移动，使缸体2顶端面抵接滑槽301封闭端的内壁面，并使第一密封件5夹在缸体2顶端面与滑槽301封闭端内壁面之间。
第二密封件6设置在内凸缘31上并位于内凸缘31及外凸缘21之间；活动部3朝向工作腔室1移动并抵接工作腔室1，并使第二密封件6夹在内凸缘31及外凸缘21之间。
第三密封件7设置在活动部3朝向工作腔室1的端面上；活动部3朝向工作腔室1移动并抵接工作腔室1，并使第三密封件7夹在活动部3及工作腔室1之间。
本发明的一种增材制造的缸体密封装置的使用方法，采用本实施例的密封装置，包括以下步骤：
步骤一，初始状态下，活动部3远离工作腔室1，并使缸体2顶端面抵接滑槽301封闭端的内壁面，第一密封件5夹在缸体2顶端面与滑槽301封闭端内壁面之间形成密封结构。
步骤二，驱动机构4驱动活动部3朝向工作腔室1并抵接工作腔室1的底部，并使外凸缘21抵近或者搭接内凸缘31，第二密封件6夹在内凸缘31及外凸缘21之间形成密封结构，第三密封件7夹在活动部3及工作腔室1之间形成密封结构，然后在工作腔室1内进行增材制造工作。
步骤三，完成增材制造工作后，驱动机构4驱动活动部3远离工作腔室1，使缸体2相对于工作腔室1水平移动并移出工作腔室1下方，对缸体2内部进行清粉工作后，将缸体2移回工作腔室1下方回到初始状态。
实施例三
在实施例一的基础上，如图1所示，结合图6，滑槽301搭接缸体2内周壁的部分远离工作腔室1的端部开设有斜面303，斜面303同时朝向缸体2中心及地面。斜面303的作用是，使活动部3下降时能够有效的推开缸体2内的粉末，避免缸体2内粉末阻碍活动部3下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种增材制造的缸体密封装置，用于使增材制造的工作腔室(1)及间隔设置在工作腔室(1)正下方的缸体(2)相连通时处于密封状态，其特征在于，包括：
活动部(3)，设置在所述工作腔室(1)与缸体(2)之间的间隔内；
其中，所述活动部(3)的底部与缸体(2)的顶端活动连接并使活动部(3)相对于缸体(2)沿铅垂线移动，所述活动部(3)朝向工作腔室(1)移动使活动部(3)的顶面与工作腔室(1)的底面抵接贴合形成密封结构并使工作腔室(1)及缸体(2)相连通，或者所述活动部(3)远离工作腔室(1)移动并使工作腔室(1)及缸体(2)断开连通；
所述活动部(3)底部沿铅垂线开设有滑槽(301)；
所述缸体(2)的顶端插入滑槽(301)内，所述缸体(2)插入滑槽(301)的部分相对于活动部(3)沿铅垂线移动；
所述工作腔室(1)的底端面开设通孔(101)，所述活动部(3)内开设窗口(302)，所述缸体(2)为中空筒，所述缸体(2)、窗口(302)及通孔(101)依次相连通；所述滑槽(301)靠近窗口(302)的侧壁紧贴搭接在缸体(2)内周壁上；
所述滑槽(301)搭接缸体(2)内周壁的部分远离工作腔室(1)的端部开设有斜面(303)，所述斜面(303)同时朝向缸体(2)中心及地面。
2.根据权利要求1所述的一种增材制造的缸体密封装置，其特征在于，还包括：
至少一个驱动机构(4)，用于驱使所述活动部(3)相对于缸体(2)沿铅垂线移动；
其中，所述驱动机构(4)的两端分别固接在缸体(2)外壁及活动部(3)外壁上。
3.根据权利要求2所述的一种增材制造的缸体密封装置，其特征在于，还包括：
第一密封件(5)，设置在所述缸体(2)顶端面并设置在滑槽(301)内；
其中，所述活动部(3)远离工作腔室(1)移动，使所述缸体(2)顶端面抵接滑槽(301)封闭端的内壁面，并使所述第一密封件(5)夹在缸体(2)顶端面与滑槽(301)封闭端内壁面之间。
4.根据权利要求3所述的一种增材制造的缸体密封装置，其特征在于：所述缸体(2)插入滑槽(301)部分的外周壁上设置有外凸缘(21)；
所述滑槽(301)朝向缸体(2)外周壁的内侧壁上设置有内凸缘(31)，所述内凸缘(31)设置在外凸缘(21)远离工作腔室(1)的一侧；
所述活动部(3)抵接工作腔室(1)，使所述外凸缘(21)沿滑槽(301)移动并抵近或者搭接内凸缘(31)。
5.根据权利要求4所述的一种增材制造的缸体密封装置，其特征在于，还包括：
第二密封件(6)，设置在所述内凸缘(31)上并位于内凸缘(31)及外凸缘(21)之间；
其中，所述活动部(3)朝向工作腔室(1)移动并抵接工作腔室(1)，并使所述第二密封件(6)夹在内凸缘(31)及外凸缘(21)之间。
6.根据权利要求5所述的一种增材制造的缸体密封装置，其特征在于，还包括：
第三密封件(7)，设置在所述活动部(3)朝向工作腔室(1)的端面上；
其中，所述活动部(3)朝向工作腔室(1)移动并抵接工作腔室(1)，并使所述第三密封件(7)夹在活动部(3)及工作腔室(1)之间。
7.一种增材制造的缸体密封装置的使用方法，采用权利要求6所述的密封装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，初始状态下，所述活动部(3)远离工作腔室(1)，并使所述缸体(2)顶端面抵接滑槽(301)封闭端的内壁面，所述第一密封件(5)夹在缸体(2)顶端面与滑槽(301)封闭端内壁面之间形成密封结构；
步骤二，驱动机构(4)驱动活动部(3)朝向工作腔室(1)并抵接工作腔室(1)的底部，并使所述外凸缘(21)抵近或者搭接内凸缘(31)，所述第二密封件(6)夹在内凸缘(31)及外凸缘(21)之间形成密封结构，所述第三密封件(7)夹在活动部(3)及工作腔室(1)之间形成密封结构，然后在所述工作腔室(1)内进行增材制造工作；
步骤三，完成增材制造工作后，所述驱动机构(4)驱动活动部(3)远离工作腔室(1)，使所述缸体(2)相对于工作腔室(1)水平移动并移出工作腔室(1)下方，对所述缸体(2)内部进行清粉工作后，将所述缸体(2)移回工作腔室(1)下方回到初始状态。
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